[发明专利]表达CASAR的真菌抗性植物

说明书

申请人要求2012年11月13日提交的EP 12192316.3的优先权，该专利在此完整引入作为参考。

技术领域

本发明涉及提高植物、植物部分和/或植物细胞对真菌病原体的抗性，尤其是对柄锈菌目(Pucciniales)的病原体，例如大豆锈菌的抗性的方法。这通过与野生型植物、野生型植物部分和/或野生型植物细胞相比提高植物、植物部分和/或植物细胞中CASAR蛋白的表达和/或活性来达到。

此外，本发明涉及对真菌病原体具有提高的抗性，尤其是对柄锈菌目的病原体，例如大豆锈菌具有提高的抗性的转基因植物、植物部分和/或植物细胞；涉及包含与编码CASAR蛋白的序列相同或同源的序列的重组表达载体。

背景技术

农作物植物的栽培主要服务于人类和动物粮食的生产。单作(现在的规则)对流行病样传播的疾病高度敏感。结果是产率显著降低。到目前为止，病原生物主要通过使用农药来控制。现在，直接修饰植物或病原体的遗传素质的可能性也对人类开放。

抗性通常描述植物阻止或至少减少有害病原体的侵袭和建群的能力。可以在植物抵御植物病原生物建群的天然存在的抗性中分辨出不同的机制。病原体和宿主之间的这些特异性相互作用决定感染的过程(Schopfer和Brennicke(1999)Pflanzenphysiologie,Springer Verlag,Berlin-Heidelberg,德国)。

对于小种特异性抗性(race specific resistance，也称为宿主抗性)，在相容和不相容相互作用之间进行区分。在相容相互作用中，相互作用存在于致病病原体和敏感植物之间。病原体存活，且可以建立生殖结构，而宿主大部分相继死亡。另一方面，在病原体感染植物但其生长在微弱发展症状之前或之后受抑制(大部分通过核苷酸结合位点-富含亮氨酸重复序列(NBS-LRR)家族的R基因的存在，见下文)时，存在不相容相互作用。在后一种情况下，植物对该病原体具有抗性(Schopfer和Brennicke,见上文)。但是，这种类型的抗性对某种菌株或病原体特异。

在相容和不相容相互作用二者中，存在宿主对病原体的防御性和特异性反应。但是，在自然界中，这种抗性通常由于病原体的新的致病小种的快速进化发展而被克服(Neu等(2003)American Cytopathol.Society,MPMI 16No.7:626-633)。

大多数病原体具有植物物种特异性。这意指病原体可以在某些植物物种中但不在其他植物物种中诱发疾病(Heath(2002)Can.J.Plant Pathol.24:259-264)。某些植物物种中对病原体的抗性称为非宿主抗性。非宿主抗性提供对植物病原体的强烈、广泛和持久的防护。提供非宿主抗性的基因提供了在非宿主植物中强烈、广泛和持久地防护某些疾病的机会。尤其是，这种抗性对病原体的不同菌株有效。

真菌分布于全世界。迄今已知约100 000种不同的真菌物种。其中的锈菌非常重要。它们可以具有至多五个不同孢子阶段(性孢子、春孢子、夏孢子、冬孢子和担孢子)的复杂发育周期。

在病原真菌感染植物期间，通常观察到不同的阶段。植物病原真菌和它们的潜在宿主植物之间相互作用的第一阶段对真菌对植物的建群具有决定性。在感染的第一阶段，孢子附着于植物表面，萌发，真菌侵入植物。真菌可以通过已存在的孔口如气孔、皮孔、hydatode和创伤侵入植物，或者可以由于机械力及借助于细胞壁消化酶而直接侵入植物表皮。发展特异性感染结构用于侵入植物。

植物在识别潜在病原体后立即开始引出防御反应。大多数情况下，通过所谓的PAMP受体(一类识别保守的病原体相关分子(例如鞭毛蛋白或壳多糖)的跨膜受体样激酶)感应病原体的存在。受体样激酶(RLK)是以通过跨膜结构域与胞质激酶连接的胞外结构域为特征的信号发放蛋白。此结构表明RLK接收外部信号，将它们转导入细胞。在植物中，RLK首先涉及发育调节、病原体反应和识别事件。(Santiago A Morillo和Frans E Tax(2006)Functional analysis of receptor-like kinases in monocots and dicots.Current Opinion in Plant Biology 9:460–469)。